煤的熱解過程是其所有熱化學(xué)轉(zhuǎn)化過程的共性過程和基礎(chǔ),因此對(duì)于熱解過程的研究一向是煤科學(xué)研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。揮發(fā)物反應(yīng)作為煤熱解的核心反應(yīng),也是影響焦油質(zhì)量的主要反應(yīng)。然而,當(dāng)前對(duì)揮發(fā)物反應(yīng)的認(rèn)知還不充分,對(duì)揮發(fā)物反應(yīng)的主要影響因素未系統(tǒng)闡述和總結(jié),因此有進(jìn)一步研究的必要。在熱解過程的研究工作中,對(duì)于煤熱解行為的模擬研究是重要的組成部分之一。歷史上,研究者針對(duì)煤熱解提出了許多反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)模型,這些模型基于各自研究的實(shí)驗(yàn)事實(shí),反映了煤熱解過程的一些特性,也可模擬揮發(fā)物反應(yīng)。然而,總體來看,這些模型大部分是基于對(duì)煤宏觀結(jié)構(gòu)的認(rèn)知提出的,由于假設(shè)方面的限制,直接套用在揮發(fā)物熱解的預(yù)測(cè)方面能夠提供的信息有限；同時(shí),由于此類模型屬于唯象模型,不能真正反映熱解過程更深層次的信息。隨著計(jì)算化學(xué)領(lǐng)域理論的發(fā)展以及計(jì)算機(jī)計(jì)算能力的增強(qiáng),大分子團(tuán)簇的模擬已經(jīng)較為可行,特別是以ReaxFF力場(chǎng)為代表的分子反應(yīng)力場(chǎng)模擬,已經(jīng)可以模擬煤的熱解過程中揮發(fā)物的反應(yīng)。但比較遺憾的是,盡管力場(chǎng)模擬可以使反應(yīng)物充分發(fā)生變化,但由于著眼尺度過小使其制約因素過多,只能模擬極高溫度和極短時(shí)間的熱解過程,因而不能與實(shí)際結(jié)果相比以判斷模型的... 

【文章來源】：北京化工大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：170 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 熱解過程在煤轉(zhuǎn)化過程中的地位和應(yīng)用
        1.2.1 熱解過程在煤轉(zhuǎn)化過程中的地位
        1.2.2 煤熱解工藝的歷史與現(xiàn)狀
    1.3 煤熱解過程的模擬研究
        1.3.1 煤的結(jié)構(gòu)模型
        1.3.2 煤熱解過程的模擬
    1.4 本論文的研究?jī)?nèi)容
第二章 不同熱解裝置揮發(fā)物經(jīng)歷的環(huán)境與油品質(zhì)量
    2.1 引言
    2.2 工業(yè)規(guī)模熱解反應(yīng)器中的揮發(fā)物經(jīng)歷的溫度曲線
        2.2.1 固定床反應(yīng)器
        2.2.2 移動(dòng)床反應(yīng)器
        2.2.3 固體熱載體熱解工藝
        2.2.4 流化床反應(yīng)器
        2.2.5 回轉(zhuǎn)窯
    2.3 比較實(shí)驗(yàn)室規(guī)模固定床熱解裝置與工業(yè)規(guī)模反應(yīng)器
        2.3.1 實(shí)驗(yàn)室規(guī)模固定床反應(yīng)器
        2.3.2 格金試驗(yàn)中使用的小型固定床反應(yīng)器
        2.3.3 小型反應(yīng)器和大型反應(yīng)器的比較
    2.4 高溫下?lián)]發(fā)分的反應(yīng)
    2.5 小結(jié)
第三章 初步模型的建立與木質(zhì)素模型物的模擬
    3.1 引言
    3.2 “斷裂-生成”模型的建立
        3.2.1 “斷裂”步驟的原理性表述
        3.2.2 “生成”步驟的原理性表述
        3.2.3 假設(shè)
        3.2.4 流程圖及運(yùn)算平臺(tái)
    3.3 參數(shù)選擇
        3.3.1 解離能的選擇
        3.3.2 木質(zhì)素模型物
    3.4 模型物的模擬
    3.5 小結(jié)
第四章 模型的二次假設(shè)與模型物的模擬
    4.1 引言
    4.2 模型二次假設(shè)的推導(dǎo)
        4.2.1 “斷裂”步驟引入的二次假設(shè)(Assumptions 1,A1)
        4.2.2 “生成”步驟的二次假設(shè)(Assumption 2,A2)
        4.2.3 流程圖
    4.3 能壘的確定
        4.3.1 C_(al)-C_(al)鍵向C_(ar)=C_(ar)鍵轉(zhuǎn)化過程的能壘
        4.3.2 C_(al)-O鍵向C=O鍵轉(zhuǎn)化過程的能壘
        4.3.3 C=O鍵CO_2向轉(zhuǎn)化過程的能壘
    4.4 改進(jìn)模型對(duì)模型物的模擬
    4.5 小結(jié)
第五章 模型對(duì)硫酸鹽木質(zhì)素的模擬
    5.1 引言
    5.2 模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的比較
        5.2.1 KL鍵合結(jié)構(gòu)的確定
        5.2.2 循環(huán)次數(shù)與實(shí)際熱解時(shí)間的對(duì)應(yīng)關(guān)系
        5.2.3 模擬和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的比較
    5.3 小結(jié)
第六章 煤熱解揮發(fā)物反應(yīng)產(chǎn)物模擬
    6.1 引言
    6.2 配位數(shù)以及滲透理論的引入
        6.2.1 陣點(diǎn)問題及有限尺寸團(tuán)簇概率
        6.2.2 Boltzmann-Monte Carlo方法F(p)的求解
    6.3 揮發(fā)物二次熱解反應(yīng)的模擬
        6.3.1 焦油結(jié)構(gòu)的選擇
        6.3.2 F(p)隨循環(huán)次數(shù)的變化
        6.3.3 模擬結(jié)果與實(shí)際結(jié)果的對(duì)比
    6.4 小結(jié)
第七章 結(jié)論
    7.1 論文的主要結(jié)論
    7.2 論文的創(chuàng)新性
    7.3 建議和展望
參考文獻(xiàn)
附錄
    附錄1. 芳香結(jié)構(gòu)對(duì)鄰位解離能的影響
致謝
研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
作者和導(dǎo)師介紹
北京化工大學(xué)博士研究生學(xué)位論文答辯委員會(huì)決議書


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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本文編號(hào)：3200911